JP3991227B2

JP3991227B2 - 光ヘッド装置

Info

Publication number: JP3991227B2
Application number: JP2003381979A
Authority: JP
Inventors: 勉松井
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2003-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2023-11-12
Also published as: JP2005149564A; US7593308B2; US20050109915A1

Description

この発明は、光ディスクにレーザ光を照射してデータの読出し又は書込みを行う光ヘッド装置に関し、特にレーザ光の出力調整を目的としたレーザ光の検出機構に利用して有用な技術に関する。

例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）、青紫レーザ用の光ディスクなどを対象にデータの記録再生を行う光ヘッド装置において、レーザ光の出力強度を検出して、そのフィードバック制御によりレーザ光の出力を調整することが以前より行われている。

従来、レーザ光の出力強度を検出する方法としては、プリズム等で光ディスクへ向かうレーザ光を分岐させて検出する方法や、半導体レーザから出力されるレーザ光のうち外側に広がった光を光センサで受けて検出する方法や、この外側に広がった光を反射板で反射させて光センサで検出する方法（例えば特許文献１〜３）があった。
特開昭５６−７２５０号公報特開２００１−８４６３５号公報特開２００２−３１９６９９号公報

しかしながら、レーザ光の出力強度を検出するのにプリズム等でレーザ光の一部を分岐させて検出したのでは、そのためにデータのリード・ライトに使用されるレーザ光のパワーロスが生じるという問題がある。データの記録、特に記録速度を向上させるためには高いレーザ出力が必要であるためレーザ光のパワーロスは大きな問題である。

また、レーザ光の出力強度を検出するのに中央より外側に広がった光を検出する方法では、検出に必要な光量をえることが難しいという問題がある。レーザ光は高い指向性を有するためその光量は中央より外側にいくほど極端に減少していく。そのため、外側にはずれた光を光センサで直接検出するには、コリメータの開口部ぎりぎりのところに光センサを配置しなければならず、少しでも外側にはずれると極端に光検出量が小さくなるため、その取り付けは困難である。

また、光量をかせぐためにセンサ素子の前に集光用レンズを設けた光センサを用いると、逆に集光用レンズが邪魔となってセンサ素子をコリメータの開口部ぎりぎりのところへ配置することが出来ず、そのためにセンサ素子に届く光量は少なくなってしまう。

また、中央より外側に外れた光を反射鏡で反射させて検出する場合、特許文献１のように何ら工夫がないと、レーザ光の中心より外れた弱い光が反射鏡によりさらに分散されて光センサに届くこととなり必要な光量が得られないか、或いは、反射光量が大きくなるように反射板をレーザ光の中央の方へ近づける必要があり、この場合、プリズムで分岐させたのと同様にレーザ光のパワーロスが生じてしまう。

また、特許文献２のようにレンズを介して反射光が光センサのセンサ素子の箇所で焦点を結ぶようにしたのでは、反射鏡や光センサの取付け位置および角度に高い精度が要求され、アセンブリ時のコストアップにつながるという問題がある。

また、特許文献３のように反射鏡を楕円球の内側のように凹面形状にしてその反射光が光センサのセンサ素子の箇所で焦点を結ぶようにしたのでは、反射鏡の成型が難しくその部品コストを高騰させるという問題や、その取付け位置や角度に高い精度が要求されるという問題がある。

この発明の目的は、光ディスクに照射するレーザ光のパワーロスを招かず、部品を組み付けるのにさほど高い精度も必要なく、且つ、部品コストも低くおさえることの出来るレーザ出力の検出機構を備えた光ヘッド装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、光ディスクの記録面にレーザ光を照射してデータの読出し又は書込みを行う光ヘッド装置において、楕円のビーム形状を有するレーザ光を出力する半導体レーザと、該半導体レーザから出力されたレーザ光を平行光にするコリメータレンズと、一方の面が反射面にされこの反射面が長手方向に沿って曲率を有する曲面に形成された２個の帯状片と、これら２個の帯状片が間隔を開けてその長手方向と直行する向きに並ぶように各帯状片の片側を支持する支持片と、光ヘッド装置のフレーム枠に止着される止着用片とからなる反射体と、上記２個の帯状片から反射される光強度を検出する集光レンズ付きの光センサとを備え、上記反射体の２個の帯状片が上記半導体レーザと上記コリメータレンズとの間で各帯状片の長手方向が上記レーザ光の楕円ビームの短軸方向と同一の方向にされ、且つ、２個の帯状片の間に上記レーザ光の光軸がくるように配置されている構成とした。さらに、上記２個の帯状片が、上記レーザ光の楕円ビームの短軸
方向に沿って曲率を有し、該楕円ビームの長軸方向に沿って曲率を有さない曲面にされ、且つ、上記２個の帯状片の反射面がそれぞれ同一方向を向いた状態より互いに中央側に傾いた状態にされている構成とした。

このような手段によれば、例えば半導体レーザのように楕円のビーム形状で広がるレーザ光に対して、その長軸方向の両側の部分を２個の帯状片で反射させてレーザ光の出力検出を行うので、コリメータレンズに入射するレーザ光のパワーロスを招くことなく、比較的高い強度のレーザ光を光センサへ送ることが出来る。

また、反射体は、反射面が曲面にされた２個の帯状片等から構成されるが、反射面の曲面は一方向に曲率を有する大まかなもの（例えば円筒の内面など）で良いので、例えば楕円球の内側のような反射光が焦点を結ぶように成型したものに較べて、その製造コストを格段に低くすることが出来る。

また、反射体は上記の曲面により大まかに反射光を集光させる一方で、光センサの集光レンズによりこの反射光を一定の範囲で取り込んでその光量を検出するので、反射体や光センサの取付け精度はさほど高くする必要がなく、アセンブリ工程でのコストの削減を図れる。

また、反射体や光センサの取付け位置および角度に余り高い精度が要求されないことから、例えば、取付け位置や角度を微調整するのに必要な空間も不要となり、反射体や光センサを狭い空間に取り付けることが可能となる。そして、それにより、光ヘッド装置全体のコンパクト化を図ることも出来る。例えば、反射体の一側辺部を装置フレームに当接させて位置決めし、他方のがわをねじ止着して固定するような取付け構造も可能となる。

以上説明したように、本発明に従うと、光ヘッド装置のレーザ光の出力検出機構について、光ディスクに照射するレーザ光のパワーロスを招くことなく、さほど高い精度を必要とせずに部品の取付けが可能であり、且つ、部品の製造コストも低く抑えることが出来るという効果がある。

また、光ヘッド装置全体のコンパクト化を図ることが出来るという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態の光ヘッド装置においてＡＰＣ（Automatic Power Control）用の光検出機構の部分を示した斜視図、図２はその平面図である。また、図３には、この光ヘッド装置の光学系の全体構成図を示す。

この実施の形態の光ヘッド装置１は、例えば記録型のＤＶＤを対象にその記録面にレーザ光を照射してデータの記録と再生を行うもので、図３に示すように、レーザ出力手段としての半導体レーザ１１と、レーザ光を平行光にするコリメータレンズ１２と、半導体レーザ１１の外側に広がった出射光を反射する反射板１３と、反射板１３による反射光の強度を検出するＡＰＣ用光センサ１４と、フォーカス制御やトラッキング制御用にレーザ光から複数のビームを生成する回折格子１５と、光軸を曲げるプリズム１６と、光ディスクへ向かう進行ビームと光ディスクからの反射ビームとを分離するＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１７と、進行ビームと反射ビームの偏光を９０度回転させる１／４波長板１８と、立上げミラー１９と、光ディスクの記録面にレーザ光を集束させる対物レンズ２０と、この対物レンズ２０をフォーカス方向やトラッキング方向に駆動する対物レンズ駆動装置２１と、ＰＢＳ１７により分離された反射ビームを集光するレンズ２２と、この反射ビームにフォーカス制御やトラッキング制御のために非点収差を与える凹型の円筒レンズ２３と、光ディスクからの反射ビームの強度を検出する８分割センサ２４等を備えている。

そして、これらが、例えばＺｎ（亜鉛）ダイカストにより成型されたフレーム枠３０やアルミの放熱板３１に固定されて光ヘッド装置１が構成される。そして、この光ヘッド装置１がディスク駆動装置に搭載されるとともに、半導体レーザ１１や光センサ１４，２４や対物レンズ駆動装置２１の配線が図示しないディスク駆動装置の制御基板に接続されて信号を入出力することで所定の動作が行われるようになっている。例えば、ＡＰＣ用光センサ１４の検出信号はアンプ４１（図１）を介して制御基板上のＡＰＣ回路に入力され、ＡＰＣ回路はこの検出信号に基づくフィードバック制御を行って半導体レーザ１１の出力が一定に保たれるようなオートパワー制御が行われる。

図１と図２に示すように、反射板１３は、Ｘ方向に長い上下１対の帯状片１３Ａ，１３Ｂと、これらの帯状片１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ支持する支持片１３Ｃと、この支持片１３Ｃの下側に張り出してフレーム枠３０とネジ止着される止着片１３Ｄとから構成される。そして、帯状片１３Ａ，１３Ｂの先端がフレーム枠３０に形成された図示しない溝等に当接されて位置決めされた状態で、止着片１３Ｄがフレーム枠３０にネジ止着されることで、反射板１３がフレーム枠３０に固定されている。

ここで、Ｘ方向は半導体レーザ１１の楕円光束の長軸方向、Ｙ方向は該楕円光束の短軸方向、Ｚ方向は楕円光束の進行方向を示している。

帯状片１３Ａ，１３Ｂは、コリメータレンズ１２の開口径とほぼ同一の間隔を開けてＹ方向に並ぶように形成されている。そして、コリメータレンズ１２又はコリメータレンズ１２のレンズホルダ１２Ｂの直前で、コリメータレンズ１２の開口を塞がないように該開口の上下に帯状片１３Ａ，１３Ｂが配置されている。

帯状片１３Ａ，１３Ｂの反射面（半導体レーザ１１側の面）には、例えばＮｉ蒸着やＡｕ蒸着がなされ、反射率が高い構成になっている。また、粘着層の上に金色や銀色の金属膜を生成してなる所謂金テープや銀テープを貼り付けることで反射率を高くしても良い。

帯状片１３Ａ，１３Ｂの各反射面は、Ｘ方向に沿って曲率を有する曲面になっている。すなわち、ＸＺ平面の断面で反射面が例えば円弧状の曲線となっている。そして、これにより、レーザ光の反射光を大まかに集光するようになっている。また、Ｙ方向には特に曲率を有さない面となっており、それにより成型が容易で製造コストの低減が図られている。なお、コストが高くならない程度に、Ｙ方向についても反射光を大まかに集光するように曲率を有する面としても良い。

また、上下の帯状片１３Ａ，１３Ｂのうち、上側の帯状片１３Ａの反射面はやや下側を向き、下側の帯状片１３Ｂの反射面はやや上側を向くように成型され、それにより両者の反射光がＡＰＣ用光センサ１４の方向へ向かうようにされている。

図１と図２に示すように、ＡＰＣ用光センサ１４はフォトダイオード等の検出素子の手前に集光用のレンズ１４ｂを設けてなるもので、この集光用レンズ１４ｂに照射された光が検出素子の箇所まで導かれてそのトータルの光強度が検出されるようになっている。

図４には、半導体レーザ１１の出力のうちコリメータレンズ１２に入射される範囲と反射板１３に反射される範囲とを説明する半導体レーザの強度分布図を示す。

この実施の形態の半導体レーザ１１は、光束の等強度線が楕円状となるものである。つまり、光束の強度分布が中心ほど強く中心から離れるに従って弱くなるが、Ｙ軸方向の強度分布では中心のピーク値の半分の値となる広がり角が約８度であるのに対して、Ｘ方向の強度分布で半分の値となる広がり角は約１６度と広くなっている。これは一般的な半導体レーザが有する特性である。

特に制限されないが、この実施の形態では、上記楕円光束のうち、コリメータレンズ１２に入射されるのは約８度の広がり角に含まれる光束である。従って、コリメータレンズ１２から外れた光束のうち、Ｘ軸方向のものは強度の低いものしか残されていないが、Ｙ軸方向のものはピーク値の半分以上の高い強度を有する光が含まれている。

そして、このような楕円光束の長軸がＹ方向に向いて高い強度を有する光が上記の反射板１３の帯状片１３Ａ，１３Ｂに当たるように、半導体レーザ１１の回転角が決められて半導体レーザ１１が固定されている。

以上のように、この実施の形態の光ヘッド装置１によれば、楕円光束の長軸の部分の光を反射してレーザ光の出力検出に用いているので、コリメータレンズ１２に入射するレーザ光のパワーロスを招くことなく、比較的多くの光量をＡＰＣ用光センサ１４に導くことが出来る。

また、反射板１３の反射面は円筒の内面のような簡単な曲面を有するに過ぎず、楕円光束のレーザ光が当たったときにその反射光が焦点を結ぶような微妙で高精度な曲面を成型する場合に比べて、非常に安価に製造でき、それにより部品コストの低減を図ることが出来る。

また、反射板１３は帯状片１３Ａ，１３Ｂにより大まかに反射光を集光させる一方で、ＡＰＣ用光センサ１４は集光レンズ１４ｂの範囲で反射光を取り込んで光量検出を行うので、反射板１３やＡＰＣ用光センサ１４の取付け精度はさほど高くする必要がなく、それによりアセンブリ工程でのコストの削減を図れる。

また、これら反射板１３やＡＰＣ用光センサ１４を取り付けるのに余り高い精度が要求されないことから、例えば、これらの取付け位置や角度を微調整するのに必要な空間も不要となり、狭い空間に取り付けることが可能となることから、光ヘッド装置１のコンパクト化を図ることが出来る。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、反射板１３の材質や詳細な形状などは、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、対象とする光ディスクの種類や、光ヘッド装置の光学系の各構成などは適宜変更可能である。

本発明の実施の形態の光ヘッド装置においてＡＰＣ用の光検出機構の部分を示示した斜視図である。図１のＡＰＣ検出機構の平面図である。実施の形態の光ヘッド装置の光学系の全体構成を示す図である。レーザ光のうちコリメータに入射される範囲とＡＰＣ検出用に反射される範囲とを説明する半導体レーザの強度分布図である。

符号の説明

１光ヘッド装置
１１半導体レーザ（レーザ出力手段）
１２コリメータレンズ
１３反射板
１３Ａ，１３Ｂ帯状片
１３Ｃ支持片
１３Ｄ止着片
１４ＡＰＣ用光センサ
１４ｂ集光レンズ
１５回折格子
１６プリズム
１７ＰＢＳ
１８１／４波長板
１９立上げミラー
２０対物レンズ
２１対物レンズ駆動装置
２２集光レンズ
２３円筒レンズ
２４８分割センサ
３０フレーム枠
３１放熱板

Claims

光ディスクの記録面にレーザ光を照射してデータの読出し又は書込みを行う光ヘッド装置において、
楕円のビーム形状を有するレーザ光を出力する半導体レーザと、
該半導体レーザから出力されたレーザ光を平行光にするコリメータレンズと、
一方の面が反射面にされた２個の帯状片と、これら２個の帯状片の各々の片側を支持する１個の支持片と、この支持片の一端側に張り出して光ヘッド装置のフレーム枠に止着される止着用片とが一体的に形成された反射体と、
上記２個の帯状片から反射される光の強度を検出する光センサとを備え、
上記光センサには集光用のレンズが設けられ、
上記２個の帯状片が上記半導体レーザと上記コリメータレンズとの間で上記レーザ光の光軸を挟んだ状態で互いに間隔を開け、各帯状片の長手方向が上記レーザ光の楕円ビームの短軸方向と同一の方向を向くように並んで配置され、
さらに、上記２個の帯状片は、上記レーザ光の楕円ビームの長軸方向に沿って曲率を有さず、該楕円ビームの短軸方向に沿って曲率を有する曲面にされ、且つ、上記２個の帯状片の反射面がそれぞれ同一方向を向いた状態より互いに中央側に傾いた状態にされていることを特徴とする光ヘッド装置。